平定窑煤矿新掘巷道与老巷交汇类型及控制技术研究

为解决巷道掘进过程中揭露未知老巷存在的顶板控制难题,以平定窑煤矿为工程背景,总结归纳出新老巷道交汇的8种形式,对比分析了不同交汇形式巷道顶板变形破坏规律,基于数值模拟计算分析,提出了巷道交汇处围岩控制技术。结果表明:交汇区域悬顶面积越大、形状越不规则,顶板塑性区范围越大,顶底板移近量也越大,应力分布越复杂;顶板围岩松动压力值在0.22～0.36 MPa之间,其中新老巷道平行交汇时顶板围岩松动压力值最大;提出以锚网索主动控制为主、巷内木垛支护为辅及料石墙隔离老巷废弃空间的巷道控制技术,较好地保障了交汇处巷道的稳定。     

软弱破碎岩层大变形硐室注浆锚索支护控制试验

针对云驾岭二水平软弱破碎岩层中大断面硐室变形量大、难支护的问题,在理论分析的基础上,通过设计有效的支护方案并且对支护参数进行优化.采用以注浆锚索为主的锚注联合支护手段分阶段支护,及时监测矿压变化规律,选择合理的支护时机避开软弱破碎围岩的应力释放时期对云驾岭二水平变电所进行支护试验.结果表明,注浆锚索在软弱破碎围岩中可以起到较好的支护控制效果.     

“下原位”沿空掘巷可行性分析

根据云驾岭煤矿2123工作面孤岛煤柱的特殊地质条件,建立了"下原位"沿空掘巷力学模型。通过理论分析和FLAC3D软件模拟分析,确定该类巷道设计的合理性。现场施工期间进行了矿压观测,数据显示"下原位"沿空掘巷的布置和支护方式回收煤柱是可行的,可以在类似条件下的老矿井开采推广。     

西部典型矿区弱胶结地层岩石的物理力学性能特征

西部矿区弱胶结岩层与中东部矿区岩层力学性能之间的差别认识不清是导致西部矿区开采过程中灾害性事故频发的根本原因。通过现场调研、理论分析、实验室实验等方法,研究了我国煤矿区弱胶结地层地域分布规律,选取新疆矿区大井南一井和苇子沟矿、鄂尔多斯矿区的营盘壕矿、大海则矿、陶忽图矿、高头窑矿等6对典型矿井岩石物理力学数据,分析了密度、孔隙率、含水率、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角、泊松比等参数随埋深变化规律。现场采集了红庆河煤矿的砂质泥岩进行了崩解实验。研究结果表明:弱胶结地层主要分布在我国的新疆地区、鄂尔多斯盆地矿区、蒙东矿区,岩石成岩不充分,岩石强度普遍偏低,具有明显的松、散、弱的特性;西部矿区岩性主要为砂岩、砂质泥岩及泥岩,胶结物大多为泥质;岩石密度与埋深呈正相关,随埋深增加呈线性递增,岩石孔隙率、含水率与埋深呈负相关;岩石的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力随埋深增加具有一定的线性递增关系;岩石的泊松比、内摩擦角与埋深无明显的相关性;实验发现弱胶结岩石遇水后具有强烈的崩解性,循环次数越多,崩解后的粒径越小越均匀,弱胶结岩石的强崩解性是导致西部矿区采场导水裂隙带高度增大的主要因素;弱胶结岩石强度普遍低于中东部同类岩石强度;建立岩石物理力学性能集合可进一步明确中西部岩石间差别。     

极软煤层动压巷道围岩大变形特征及全锚索支护技术研究

极软煤层回采巷道巷帮变形破坏严重,传统锚网索支护无法有效控制巷道稳定,常常出现前掘后修的问题.以郭二庄矿22311工作面回风巷煤帮强烈变形问题为背景,分析极软煤体物理力学特征及破碎机理,研究巷道煤帮强烈大变形规律,提出巷道短锚索支护+长锚索补强的全锚索加固技术.结果表明:煤体表观上结构致密,实则其内部孔隙由大量的黏土矿...     

赤峪矿深部底抽巷钢管混凝土柱底鼓治理研究北大核心

针对深部高应力巷道底鼓严重的问题,以赤峪煤矿北一采区北翼4#底抽巷为例,研究底抽巷在高应力作用下底板发生非线性大变形的规律,分析巷道底板围岩挤压破坏机理,提出了巷道底板钢管混凝土柱治理底鼓技术;通过数值模拟的方法,分析了底板钢管混凝土柱不同支护长度、角度、排距对巷道底鼓治理的影响。试验结果表明:高应力场、岩体强度低、底板围岩浸水软化以及原支护结构存在缺陷等是导致巷道产生强烈底鼓的主要原因;增强底板围岩支护强度、防治地下水对围岩的渗透以及抑制主动滑移区的滑移变形是治理挤压流动性底鼓的关键;钢管混凝土柱具有强度高、刚度大、抗剪性能好的特点,能有效增强底板围岩支护强度、抑制围岩的挤压变形;底板每排布置2个钢管混凝土柱,长度为6 m、倾角为30°、排距为1.2 m时,对底鼓的控制效果最优。经现场试验验证,钢管混凝土柱治理底鼓技术能有效控制该类巷道底鼓。     

大倾角煤层开采地表沉陷规律研究

为研究大倾角煤层开采的地表沉陷及岩层运移特征、保护地表建构筑物，采用数值模拟计算、基于Konthe时间函数的动态预计和基于概率积分法的地表沉陷软件计算等方法进行了系统研究。数值计算结果表明，大倾角煤层开采时受非均布载荷作用，垮落岩层绕下铰接点回转，造成上山边界处地表下沉较大而下山边界处地表下沉较小。动态预计和地表下沉软件预测结果表明，开采影响范围内的西土山中心小学和高层建筑的地表变形均处于Ⅰ级以内，影响轻微。基于概率积分法的地表沉陷预计得出，工作面浅部地表下沉明显大于深部，而小学和高层建筑均处于深部边界对应的地表位置，这与数值计算结果相吻合，将大大减小工作面开采对地表建筑物的影响。